Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
скорости реакции от pH, другими словами - к действительному или
кажущемуся изменению констант ионизации Kesi и Kes2 (см. гл. 4), которые
определяют форму обеих ветвей этой кривой.
На рис. 8.27 приведены результаты, полученные Мирбеком [3314] в опытах с
амилазой слюны, а на рис. 8.28 - результаты Массея [ЗОЮ], полученные с
кристаллической фумаратгидрата-зой. Как и следовало ожидать, соединение
фермента с отрицательно заряженными ионами всегда приводит к смещению
кривой вправо; при этом может изменяться форма либо одной из ветвей pH-
кривой, либо обеих ее ветвей. При действии ионов хлора и брома на амилазу
и ионов фосфата, арсената, цитрата и некоторых других ионов на
фумаратгидратазу изменяется только Kes2, так что влияние сказывается
только на правой ветви кривой. Это означает активацию процесса, в
особенности при щелочных значениях pH, и сдвиг оптимума pH в щелочную
сторону. В то же время действие ионов хлора на фумаратгидратазу
отражается только на левой ветви кривой; реакция ингибируется при кислых
значениях pH и оптимум pH также смещается, однако по-прежнему в щелочную
сторону. Действие ионов иода, нитрата и хлората отражается на обеих
ветвях pH-кривой для амилазы, так что смещается вся кривая целиком; это
эквивалентно подавлению процесса в кислой области и активации в щелочной
области, вследствие чего максимальная скорость изменяется лишь
незначительно.
Результаты, полученные в опытах с фумаратгидратазой, Массей объясняет
присоединением аниона к основной группе, расположенной рядом с одной из
двух ионизирующихся групп в активном центре, которые определяют форму pH-
кривой. Не имеет значения, какова природа этой ионизирующейся группы
активного центра, т. е. является ли она кислой или основной, так как
уменьшение положительного заряда соседнего участка и в том и в другом
случае будет увеличивать рК ионизирующейся группы и сдвигать кривую
титрования в щелочную сторону.
Не все случаи активации анионами можно объяснить влиянием анионов на
зависимость скорости реакции от pH. Так, на-
00?
/
Ж
с-
'о / о о
СО Л
Н к со о
S|?§ёТ
СО ¦ _-'-' >>
ч2г"
(-. ?1 о.л. |
5 2 ^
cXwh t=i с- <
"о Д* х to
s " ° ..8 °-^ К й S ^о'ё So 5 3 s s я g . со
* * I н
ш -(c)*?; ^ ё.@*
S О
н а ..й g о
j я ш °. Ё
^ * 2вв Я Й
об g CN S °0 § . S
a s ,? В
л о а
S 0.0'
я " "
S я | 4
Ингибирование и активация ферментов
56 7
примеф, Уэбб и Морроу ,[5012] показали, что хлорид-ион и не-
которыечдругие одновалентные ионы резко стимулируют катализируемой
арилсульфатазой В из печени быка гидролиз п-нит-рофенилацетата (однако не
со всеми субстратами наблюдается такой эффект). Графики зависимости
скорости реакции от pH в присутствий и в отсутствие хлорида идентичны по
своей форме и положению и отличаются только высотой. Хлорид не оказывает
влияние на сродство фермента к п-нитрофенилацетату, так что, по всей
вероятности, в данном случае он влияет непосредственно на k+2.
Олберти [63]; предложил общий математический анализ влияния солей,
входящих в состав буферных растворов, на зависимость максимальной
скорости реакции и эффективной константы Михаэлиса от pH. Этот анализ был
проведен при допущении, что все виды взаимодействия с ферментом
осуществляются достаточно быстро по сравнению с образованием продукта.
Равновесия, рассмотренные Олберти, могут быть представлены следующими
уравнениями (обозначения те же, какие мы использовали выше):
Е" + Р
[ *+2
ES""1 ^ ES" ES" + 1
(8.197)
Е""1 * §
к W к
?Ди-1+х J11 ЕДя+л JI2 ?Д* + 1+х
К
EAS"-1 + * EAS"+х А^2 EAS"
{ *'+2 ЕА"+* + Р
+1 +х
где Ks, как и в гл. 4,- не зависящая от pH константа равновесия,
определяемая уравнением (4.266); K's - соответствующая константа для
соединения с субстратом комплекса ЕА; п, как и раньше,- число
отрицательных зарядов активной формы фермента; х - число отрицательных
зарядов аниона. Параметр х введен для того, чтобы показать истинную
величину заряда комплексов, но эта величина не фигурирует в расчетах.
Обсуждать реакции, для которых на схеме не указаны константы равновесия,
нет необходимости, так как последние являются производными констант,
приведенных на схеме.
Олберти получил выражения для V и для Дм в присутствии аниона,
концентрация которого равна а. Выражение для V име-
568
Глава 8
L
ет следующий вид:
~ aKs' /
"+2е + *'+2е J7 , /
V=-----------------------------------------------------------------
(8.198)
{1 л, -^ I ~es2 \ _L °^'s {1 4. Н 1 \
[ + Kesi + Н J + \ + Кеаа ^ )
В отсутствие аниона (а = 0) приведенное выше уравнение упрощается до
V = J+a* -. (8.199)
^ es2
Kesi Н
Это последнее уравнение идентично уравнению (4.256), рассмотренному при
анализе влияния pH на ферментативную реакцию.
В то же время при очень высокой концентрации аниона уравнение (8.198)
упрощается до
V= u'-e-w • (8-20°)
1 j 1 ^6as2
1 + Kean + ТГ~
Следовательно, когда фермент насыщен анионом, получается новая кривая
зависимости скорости реакции от pH, определяемая константами диссоциации
